-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Metalldichtung, die
beispielsweise zwischen einem an einem Ende eines
Auspuffrohres befestigten Flansch und einem an einem Ende einer
Abgasreinigungseinrichtung oder eines Schalldämpfers befestigten
Flansch angeordnet ist, um das Auspuffrohr und die
Abgasreinigungseinrichtung oder den Schalldämpfer dergestalt zu
verbinden, daß kein Gas durch die Verbindungsstelle der beiden
Elemente austritt.
-
Ein Auspuffrohr für Abgas von einem Automotor ist mit einer
Abgasreinigungseinrichtung oder einem Schalldämpfer
verbunden, der im Mittelabschnitt des Auspuffrohrsystems dergestalt
vorgesehen ist, daß kein Gas durch die Verbindungsstelle der
beiden Elemente austritt, indem zwei Flansche angeordnet
sind, die an den jeweiligen Enden des Auspuffrohres und der
Abgasreinigungseinrichtung oder des Schalldämpfers
beispielsweise mittels Verschweißen befestigt sind, so daß sie mit
einer zwischen ihnen angeordneten Dichtung stumpf
aneinanderstoßen und die Dichtung zwischen den Flanschen pressen, wenn
die Flansche mittels Muttern und Bolzen aneinander befestigt
werden.
-
Eine im wesentlichen aus Asbest, Kohlenstoff oder ähnlichem
bestehende Dichtung wurde bisher als eine Dichtung verwendet,
die zwischen einem Paar von Flanschen gepreßt wird, um das
Austreten von Gas durch die Verbindungsstelle, wie vorstehend
dargelegt, zu verhindern. Mit dem Anstieg der Abgastemperatur
als Folge der Verbreitung von Turboladern besteht jedoch eine
wachsende Tendenz zur Verwendung von Metalldichtungen, die
hinsichtlich der Wärmebeständigkeit überlegen sind und leicht
handzuhaben sind.
-
Die UK Patentbeschreibung 1289964 zeigt eine
Metalldichtungsstruktur, die einen erhöhten Abschnitt mit jeweils einem
inneren und einem äußeren konisch geneigten Abschnitt an jedem
Rand des erhöhten Abschnittes aufweist.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, die
Wirksamkeit der Abdichtung von herkömmlichen Metalldichtungen
zu verbessern.
-
Zu diesem Zweck schafft die vorliegende Erfindung eine
Metalldichtung, gebildet aus einer einzelnen Metallplatte oder
mehreren übereinandergelegten Metallplatten, die jeweils eine
Öffnung zum Durchtritt eines Fluids, relativ kleine
Durchgangslöcher zur Aufnahme von Bolzen und einen den gesamten
Umfang der Öffnung umgebenden erhöhten Abschnitt aufweisen,
wobei der erhöhte Abschnitt einen Doppelwulstaufbau aufweist,
umfassend einen inneren Umfangswulstabschnitt, der durch
einen flachen Zwischenabschnitt und einen ersten konisch
geneigten Abschnitt, der diesen mit einem flachen inneren
Umfangsabschnitt verbindet, gebildet ist, und einen äußeren
Umfangswulstabschnitt, der durch den flachen Zwischenabschnitt
und einen zweiten konisch geneigten Abschnitt, der diesen mit
einem flachen äußeren Umfangsabschnitt verbindet, gebildet
ist, dadurch gekennzeichnet, daß der den äußeren
Umfangswulstabschnitt
bildende zweite geneigte Abschnitt in einem
Winkel geneigt ist, der kleiner ist als der des den inneren
Umfangswulstabschnitt bildenden ersten geneigten Abschnitts.
-
Weitere Details der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen definiert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Fig. 1 bis 3 zeigen eine Ausführungsform der
Metalldichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei:
-
Fig. 1 eine Draufsicht ist;
-
Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie A-A
in Fig. 1 ist; und
-
Fig. 3 eine vergrößere Schnittansicht entlang der Linie B-B
in Fig. 1 ist.
-
Fig. 4 und 5 zeigen eine weitere Ausführungsform der
Metalldichtung gemäß vorliegender Erfindung, wobei:
-
Fig. 4 eine Draufsicht ist; und
-
Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie B-B
in Fig. 4 ist.
-
Fig. 6 ist eine Draufsicht auf eine herkömmliche
Metalldichtung.
-
Fig. 7 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie
C-C in Fig. 6.
-
Fig. 8 ist eine Schnittansicht entsprechend Fig. 7, die eine
weitere herkömmliche Metalldichtung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Eine typische herkömmliche Metalldichtung, die zwischen einem
Paar von Flanschen geklemmt wird, um ein Auspuffrohr und eine
Abgasreinigungseinrichtung oder ähnliches dergestalt
miteinander zu verbinden, daß kein Gas durch die Verbindungsstelle
austritt, wurde bisher wie in Fig. 6 und 7 dargestellt
angeordnet. Genauer umfaßt die Metalldichtung 1 eine einzelne
Metallplatte oder mehrere (zwei bei dem dargestellten
Beispiel) übereinandergelegte Metallplatten 2. Jede Metallplatte
2 hat eine Öffnung 3 zum Durchtritt von Abgas, die in der
Mitte ausgebildet ist, und zwei relativ kleine
Durchgangslöcher 4 zur Aufnahme von Bolzen, die verwendet werden, um ein
Paar Flansche aneinander zu befestigen, wobei die
Durchgangslöcher 4 jeweils in den entgegengesetzten Endabschnitten der
Metallplatte 2 ausgebildet sind. Die Metallplatten 2 sind
typischerweise aus einem rostfreien Stahl hergestellt. Der
Umfang der Öffnung 3 in jeder Metallplatte 2 ist erhöht, um
einen ringförmigen erhöhten Abschnitt 5 zu bilden, der den
gesamten Umfang der Öffnung 3 umgibt, so daß dann, wenn die
Metalldichtung 1 zwischen einem Paar von Flanschen geklemmt
wird, der Umfang der Öffnung 3 einem besonders hohen Druck
ausgesetzt ist, wodurch eine zuverlässige und wirksame
luftdichte Abdichtung des Umfanges der Öffnung 3 erzielt wird. Es
sei angemerkt, daß in Fig. 7 Flansche F, die jeweils an
Rohrelementen, beispielsweise einem Abgasrohr, befestigt sind,
schematisch dargestellt sind. Der erhöhte Abschnitt 5
besteht, wie in Fig. 7 dargestellt, aus einem erhöhten flachen
Abschnitt 8, der konzentrisch mit der Öffnung 3 ausgebildet
ist, und einem ringförmigen geneigten Abschnitt 6, der an
einen flachen Abschnitt 10 anschließt, der den Körper der
Metallplatte 2 bildet. In dem in Fig. 7 dargestellten Beispiel
sind zwei Metallplatten 2 mit derselben Konfiguration in
spiegelbildlicher Beziehung zueinander angeordnet, um eine
Dichtung 1 zu bilden. Wenn die Dichtung 1 zwischen einem Paar
von Flanschen geklemmt wird, werden die geneigten Abschnitte
6 elastisch verformt, um dadurch die Höhe der Kraft zu
steigern, mit der die Umfangsbereiche der Öffnungen 3 gegen die
jeweiligen Flansche F gepreßt werden.
-
Bei dem in Fig. 7 dargestellten Beispiel ist ein erhöhter
flacher Abschnitt 8 mit einem Wulstabschnitt versehen, d. h.
mit einem gebogenen Abschnitt, der den flachen Abschnitt 8
und den geneigten Abschnitt 6 umfaßt, wohingegen in dem in
Fig. 8 dargestellten Beispiel zwei Wulstabschnitte für einen
erhöhten Abschnitt vorgesehen sind. Wie Fig. 8 zeigt, umfaßt
ein erhöhter Abschnitt 15 einer Metallplatte 12 einen
erhöhten flachen Abschnitt, d. h. einen flachen Mittelabschnitt
18, einen ersten geneigten Abschnitt 19, der diesen mit einem
flachen inneren Umfangsabschnitt 17 verbindet, und einen
zweiten geneigten Abschnitt 16, der den flachen
Mittelabschnitt 18 mit einem flachen äußeren Umfangsabschnitt 20
verbindet. Bei diesem Beispiel hat ein flacher Abschnitt 18 zwei
Wulstabschnitte, die jeweils entlang dem inneren bzw. dem
äußeren Umfang desselben ausgebildet sind, und daher wird jede
Metallplatte 12 gegen den entsprechenden Flansch an zwei
Abschnitten mit einer besonders starken Kraft gepreßt. Somit
wird die luftdichte Abdichtfähigkeit durch eine Art von
Labyrinthdichtwirkung erhöht. Die vorstehend beschriebene
herkömmliche Metalldichtung weist jedoch die folgenden Nachteile
auf. Wenn jede Metallplatte der Metalldichtung 1 nur mit zwei
Wulstabschnitten versehen ist, die elastisch verformt werden,
wenn die Metalldichtung 1 zwischen einem Paar von Flanschen
gepreßt wird, um so eine zuverlässige und wirksame luftdichte
Abdichtung durch die Metalldichtung 1 zu erzielen, wie in
Figur 8 dargestellt, erhöht sich die Kraft, die erforderlich
ist, um die Wulstabschnitte in einem ausreichenden Ausmaß
elastisch zu verformen, unnotwendigerweise und es wird
schwierig, die Muttern und Bolzen festzuziehen, um die beiden
Flansche miteinander zu verbinden.
-
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die vorstehend
beschriebenen Nachteile im Stand der Technik zu lösen.
-
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend im Detail anhand
einer Ausführungsform und unter Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben.
-
Fig. 1 bis 3 zeigen eine Ausführungsform der
Metalldichtung gemäß vorliegender Erfindung, wovon Fig. 1 eine
Draufsicht ist; Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht entlang
der Linie A-A in Fig. 1 ist; und Fig. 3 eine vergrößerte
Schnittansicht entlang der Linie B-B in Fig. 1 ist. Eine
Metalldichtung 21 umfaßt zwei übereinandergelegte Metallplatten
22. Jede Metallplatte 22 hat eine kreisförmige Öffnung 23 zum
Durchtritt eines Fluids, beispielsweise Abgas, die in der
Mitte ausgebildet ist, und relativ kleine Durchgangslöcher 24
zur Aufnahme von Bolzen, die jeweils in den entgegengesetzten
Endabschnitten der Platte 22 ausgebildet sind. Der Umfang der
Öffnung 23 in jeder Metallplatte 22 ist erhöht, um einen
erhöhten Abschnitt 25 zu bilden, der den gesamten Umfang der
Öffnung 23 umgibt.
-
Der erhöhte Abschnitt 25 jeder Metallplatte 22 umfaßt einen
inneren Umfangswulstabschnitt 25a und einen äußeren
Umfangswulstabschnitt 25b. Der innere Umfangswulstabschnitt 25a wird
durch einen flachen Zwischenabschnitt 28 und einen ersten
konisch geneigten Abschnitt 29 gebildet, der diesen mit einem
flachen inneren Umfangsabschnitt 27 verbindet. Der äußere
Umfangswulstabschnitt 25b wird durch den flachen
Zwischenabschnitt 28 und einen zweiten konisch geneigten Abschnitt 31
gebildet, der diesen mit einem flachen äußeren
Umfangsabschnitt 30 verbindet und der in entgegengesetzter Richtung zu
der Richtung geneigt ist, in der der erste geneigte Abschnitt
29 geneigt ist. Somit hat die Metallplatte 22 zwei elastisch
verformbare Abschnitte am inneren bzw. am äußeren Umfang des
erhöhten Abschnittes 25. In dieser Ausführungsform sind die
beiden Metallplatten 22 in spiegelbildlicher Beziehung
zueinander angeordnet, so daß eine Hohlstruktur zwischen den
beiden erhöhten Abschnitten 25 definiert ist.
-
Die Breite des zweiten geneigten Abschnittes 31, der den
äußeren Umfangswulstabschnitt 25b bildet, ist so eingestellt,
daß sie größer ist als die Breite des ersten geneigten
Abschnittes 29, der den inneren Umfangswulstabschnitt 25a
bildet, wodurch der Neigungswinkel des zweiten geneigten
Abschnittes 31 kleiner als der des ersten geneigten Abschnittes
29 (d. h. α > β) gemacht wird und es somit möglich ist, daß
der äußere Umfangswulstabschnitt 25 leichter verformt wird
als der innere Umfangsabschnitt 25a. Die Breite des flachen
Zwischenabschnittes 28, der zwischen dem ersten und dem
zweiten geneigten Abschnitt 29 und 31 vorhanden ist, ist in der
Weise variiert, daß die Breite derjenigen Abschnitte (die in
Fig. 1 gezeigten Abschnitte "a") des flachen
Zwischenabschnittes 28, die näher an den die Bolzen aufnehmenden
Durchgangslöchern 24 liegen, kleiner ist als die Breite der
Abschnitte (die in Fig. 1 gezeigten Abschnitte "b") desselben,
die von den Durchgangslöchern 24 entfernt sind.
-
Demgemäß ist die Breite derjenigen Abschnitte des erhöhten
Abschnittes 25, die näher an den die Bolzen aufnehmenden
Durchgangslöchern 24 sind, kleiner als die Breite der
Abschnitte desselben, die von den Durchgangslöchern 24 entfernt
sind. Im Hinblick darauf ist der flache Zwischenabschnitt 28
so ausgebildet, daß der innere Umfangsrand desselben eine
Konfiguration hat, die ähnlich derjenigen der Öffnung 23 ist
(d. h. eine kreisförmige Konfiguration in dem dargestellten
Beispiel), während der äußere Umfangsrand des flachen
Zwischenabschnittes 28 die Form einer Ellipse hat, deren
kleinere Achse sich auf einer imaginären geraden Linie erstreckt,
welche die die Bolzen aufnehmenden Durchgangslöcher 24
schneidet, wodurch der Abstand zwischen den Durchgangslöchern
24 und dem erhöhten Abschnitt 25 in dieser Richtung maximiert
wird.
-
Fig. 4 und 5 zeigen eine weitere Ausführungsform der
Metalldichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die in Fig.
4 und 5 verwendeten Bezugszeichen entsprechen denselben
Bezugszeichen, die in Fig. 1 bis 3 verwendet werden, und
bezeichnen entsprechende Teile. Im Falle dieser Ausführungsform
ist die Breite des flachen Zwischenabschnittes 28 in der
Weise variiert, daß die Breite derjenigen Abschnitte des
flachen Zwischenabschnittes 28, die näher zu den die Bolzen
aufnehmenden Durchgangslöchern 24 sind, größer ist als die
Breite der Abschnitte desselben, die von den
Durchgangslöchern 24 entfernt sind. Demgemäß ist die Breite derjenigen
Abschnitte des erhöhten Abschnittes 25, die näher an den die
Bolzen aufnehmenden Durchgangslöchern 24 sind, größer als die
Breite der Abschnitte desselben, die von den
Durchgangslöchern 24 entfernt sind. Der zweite geneigte Abschnitt 31, der
den äußeren Umfangswulstabschnitt 25b bildet, schneidet die
die Bolzen aufnehmenden Durchgangslöcher 24 und endet an den
Durchgangslöchern 24.
-
Die Metalldichtung 21 der vorliegenden Erfindung, die wie
vorstehend beschrieben angeordnet ist, wird zwischen einem
Paar von Flanschen geklemmt und Muttern werden auf Bolzen
aufgeschraubt, die in den Durchgangslöchern 24 aufgenommen
werden, und festgezogen, um dadurch den Abstand zwischen den
beiden Flanschen zu verringern und somit die erhöhten
Abschnitte 25 elastisch zusammenzudrücken. Somit werden durch
Festziehen der Muttern und der Bolzen, die in den
Durchgangslöchern 24 aufgenommen werden, der innere und der äußere
Umfangswulstabschnitt 25a und 25b, die in Kombination die
erhöhten Abschnitte 25 bilden, zwischen dem Paar von Flanschen
zusammengedrückt. Da der Neigungswinkel des zweiten geneigten
Abschnittes 31, der den äußeren Umfangswulstabschnitt 25b
bildet, kleiner ist als der des ersten geneigten Abschnittes
29, der den inneren Umfangswulstabschnitt 25a bildet, ist die
Höhe der Kraft, die erforderlich ist, um den äußeren
Umfangswulstabschnitt 25b elastisch zusammenzudrücken, niedriger als
die für den inneren Umfangswulstabschnitt 25a erforderliche.
-
Obgleich der erhöhte Abschnitt 25 eine Doppelwulststruktur,
umfassend den inneren und den äußeren Umfangswulstabschnitt
25a und 25 hat, kann der erhöhte Abschnitt 25 in
zufriedenstellender Weise verformt werden, ohne daß zusätzliche Kraft
erforderlich wäre, und es besteht keine besondere
Schwierigkeit beim Festziehen der Muttern und Bolzen zum Verbinden der
beiden Flansche miteinander.
-
Wenn die Metalldichtung 21 der vorliegenden Erfindung fest
zwischen einem Paar von Flanschen geklemmt ist, wie
vorstehend beschrieben, ist die Höhe der Kraft gegen jeden Flansch
am inneren Umfangswulstabschnitt 25a, der den ersten
geneigten Abschnitt 29 mit einem relativ großen Neigungswinkel
einschließt, höher als die gegen den Flansch am äußeren
Umfangswulstabschnitt 25b, der den zweiten geneigten Abschnitt 31
mit einem relativ kleinen Neigungswinkel einschließt, so daß
ein Hauptteil der luftdichten Abdichtwirkung am Umfang der
Öffnung 23 durch den inneren Umfangswulstabschnitt 25a
gegeben ist. Demgemäß kann nur wenig Fluid, beispielsweise Abgas,
die äußere Seite des inneren Umfangswulstabschnittes 25a
erreichen, und der Druckpegel des Fluids ist niedrig.
-
Wenn daher am inneren Umfangswulstabschnitt 25a eine
Undichtigkeit auftreten sollte, wird das austretende Fluid ohne
weiteres durch den äußeren Umfangswulstabschnitt 25b
blockiert und es besteht im wesentlichen keine Möglichkeit, daß
das Fluid zur Außenseite des äußeren Umfangswulstabschnittes
25b austritt.
-
Da zusätzlich die Breite derjenigen Abschnitte des erhöhten
Abschnittes 25, die näher an den die Bolzen aufnehmenden
Durchgangslöchern 24 liegen, kleiner ausgeführt ist als die
Breite der Abschnitte desselben, die von den
Durchgangslöchern 24 entfernt sind, um dadurch den Abstand zwischen den
Durchgangslöchern 24 und dem erhöhten Abschnitt 25 im Fall
der in Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform zu
maximieren, ist es möglich zu verhindern, daß der an dem erhöhten
Abschnitt 25 angelegte Druckpegel an bestimmten Abschnitten
(nahe den die Bolzen aufnehmenden Durchgangslöchern 24) sehr
hoch wird, wenn die Muttern und Bolzen festgezogen werden.
Somit ist es möglich, nicht nur den erhöhten Abschnitt 25 in
die Lage zu versetzen, daß er im wesentlichen gleichförmig
über den gesamten Umfang desselben zusammengedrückt wird,
sondern auch die Möglichkeit zu eliminieren, daß der erhöhte
Abschnitt 25 während der Verwendung teilweise nachgiebig
wird.
-
Im Fall der in den Fig. 4 und 5 dargestellten
Ausführungsform ist anders als bei der in den Fig. 1 bis 3
dargestellten Ausführungsform die Breite derjenigen Abschnitte des
erhöhten Abschnittes 25, die näher an den die Bolzen
aufnehmenden Durchgangslöchern 24 liegen, größer ausgeführt als die
Breite der Abschnitte desselben, die von den
Durchgangslöchern 24 entfernt sind, wodurch der erhöhte Abschnitt 25 zu
den Durchgangslöchern 24 weitergeführt ist. Da jedoch der
zweite geneigte Abschnitt 31, der den äußeren
Umfangswulstabschnitt 25b bildet, die die Bolzen aufnehmenden
Durchgangslöcher 24 schneidet und an den Durchgangslöchern 24 endet, kann
der erhöhte Abschnitt um die Durchgangslöcher 24 relativ
leicht verformt werden, wenn die Bolzen und Muttern
festgezogen werden. Demgemäß wird die zum Zusammendrücken des
erhöhten Abschnittes 25 angelegte Kraft nicht übermäßig um die
Durchgangslöcher 24 konzentriert, sondern beinahe
gleichförmig um den gesamten Umfang des erhöhten Abschnittes 25
verteilt.
-
Obgleich die vorliegende Erfindung anhand eines Beispieles
beschrieben wurde, bei dem die Metalldichtung zwei
Metallplatten
umfaßt, die in spiegelbildlicher Beziehung zueinander
ausgerichtet sind, sei hier angemerkt, daß die Metalldichtung
der vorliegenden Erfindung eine einzelne Metallplatte 22, wie
in Fig. 2 und 3 dargestellt, umfassen kann. In diesem Fall
werden der innere Umfangswulstabschnitt 25a, der den ersten
geneigten Abschnitt 29 und den flachen Zwischenabschnitt 28
umfaßt, und der äußere Umfangswulstabschnitt 25b, der den
zweiten geneigten Abschnitt 31 und den flachen
Zwischenabschnitt 28 umfaßt, fest gegen einen Flansch gepreßt, während
ein Wulstabschnitt, der den ersten geneigten Abschnitt 29 und
den inneren flachen Umfangsabschnitt 27 umfaßt, und ein
weiterer Wulstabschnitt, der den zweiten geneigten Abschnitt 31
und den flachen äußeren Umfangsabschnitt 30 umfaßt, fest
gegen den anderen Flansch gepreßt werden. Somit sind für jeden
dieser beiden Flansche zwei Wulstabschnitte vorgesehen.
-
Obgleich die vorliegende Erfindung durch bestimmte Begriffe
beschrieben wurde, sei angemerkt, daß die beschriebenen
Ausführungsformen nicht notwendigerweise ausschließlich sind und
daß verschiedene Änderungen und Modifikationen an diesen
ausgeführt werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung
zu verlassen, der nur durch die beigefügten Ansprüche
beschränkt ist.